风电机组低电压穿越能力与风电场继电保护研究

郝永清

摘要：风力发电机的电压如若在运行中降低到一定的数值且能够维持其继续运行，也能够为系统提供一定的无功，可以将其称为低电压穿越能力了。现今我国各个风电场的继电保护配置都逐渐完善，但在其运行的过程中也会存在风电场继电保护、变流器等设备使用或者性能存在问题的情况，进而也会影响电网运行的安全与稳定。对此，笔者将重点针对低电压穿越能力的风电机组的继电保护装置进行研究，确保其能够正常发电，也能够避免运行中出现故障，进而也能够降低风电机组对电网的影响。

关键词：风电机组;低电压穿越能力;风电场;继电保护

引言：

现今我国更为注重环保能源的发展，在风力发电厂运行的过程中风电机组的低电压穿越能力对其电网运行以及其发电的稳定性和运行的安全具有直接的影响，在其运行的过程中要注重对风电运行的稳定性以及安全性进行保障，也利于保障其运行的安全，更能够推动我国风力发电行业的发展，其技术也能够得到提高。各个风力发电厂要注重对风电机组低电压穿越能力以及风电场继电保护装置的研究，进而保障其运行的安全。

1课题背景

风力发电技术主要为节约能源且没有污染的可再生能源技术，随着现今我国风力发展技术水平的发展和提升，风力发电电力的容量占比电力系统的容量逐年提高，对我国风力发电并网的用电安全性以及稳定性都有较大的推动作用，风力发电接入电网之后也需要一系列技术，进而笔者重点对风力发电低压穿越能力以及继电保护装置进行研究。美国是拥有最为现今的风电技术的国家，其并网情况根据实际情况而制定，也注重技术水平的提高，更在其基础上确定了风电低电压穿越能力的规则，大规模的并网运行，其能力是保障稳定运行的基础。现今我国风电场的技术和规模也逐渐提高、扩大，各个电力电网企业也在风电场的发电中并入电网策略。

2风力发电机组低电压穿越测试研究

风电接入系统设备以及继电保护等装置在使用中与其他发电机组的等级、接地方式都存在较大的差异，现今我国风电机组的接入规模逐年扩大，但继电保护定制不符合运行安全，进而也发生了较大的事故，要想保障其接入系統运行的安全，就要对风机配合系统保护定值进行研究，进而保障其具有穿越能力，也能够针对其接入电网时的稳定运行。低电压穿越能力主要可以体现在以下等方面，与传统的发电机相对比，风电机组在运行的过程中其发电机的额技术的静态性较为明显，电压控制能力也较强，进而在其运行中区域电网的电压稳定会直接受到风电场装机容量和技术的影响。梁歪，电网接入风电之后，若干个同步的机组都会被风电机组所取代，风电机组成为唯一承担所有运行能力的主体，进而为了保障其运行的安全与稳定，接入电网的过程中应该严格对发电厂的发电机组进行要求。低电压穿越能力主要是能够在电网运行出现故障导致电网电压跌落之后而维持一段时间的电网连接的作用，在其过程中能够向电网提供相对稳定的功率以保障电网电压的恢复，电网恢复正常之后能够穿越其低电压区间。

机组的定转子会在电路短路、故障等过程中进行短暂的过电，其电流会经过变流器，机组机端的电压也会因为短路而降低，进而机组无法稳定的对电网输送电能，其不平衡的情况下会导致电流速度增加，电压也会持续升高。定转子以及相关的电能供电设备都会因为过电压而受到损坏。风电机组低压穿越能力能够确保在其过电的过程中出现故障的情况下也不会解裂，也能够维持电网发电的特性。

3风电场继电保护配置及整定

3.1风电场继电保护的配置

35KV集电线路通常以两段式或者距离等方式对电流进行保护，如若在保护的过程中也可以根据实际情况增加复合式电压闭锁元器或者方向元器件，技术人员要根据风电场的实际情况对箱变的短路情况制定选择要求，也可以使用箱变熔断器对故障部分进行处理。如若风电机没有具备低压的穿越功能，也要将其用降变压的方式对其配置进行保护，差动保护以及高压侧后备保护都可以。如若风电机具备低压穿越性能，就要使用升压变的形式对其装置进行保护，更要二次谐波制动保护，更要对其电流的大小进行控制。220KV线路要配置双重化纵联保护、后备保护两种形式，如若风电机没有穿越低压的能力，就可以将后备保护当做单电源的形式对其进行保护，进而保障其运行的稳定与安全。

3.2风电场继电保护整定

如若风电场在供电运行的过程中不对风力发动机低压穿越的能力进行考虑，其故障位置与风电场之间相距较近，其短路电流发生的时间通常在120ms内，如若系统故障的位置和风电场之间的距离较远，其电流时间可以设置为120ms，如若故障位置与风电场距离较远，就不会因为故障而受到较大的影响，风电发电机也能够持续正常运行。现阶段的风力发电机在生产的过程中都增加了一些新功能，例如低电压穿越。其功能能够对电网高压线路进行保护，220kv线路主要是使用纵联进行保护，其可以分为两类，其一是以基尔霍夫电流定律所使用的纵联差动保护，其二是以方向判断开展的纵联方向保护。纵联方向保护主要包括纵联距离、零序突变量方向等。在纵联差动保护应用的过程中，技术人员要对风力发电机的短路电流时间进行了解，并进行整定计算，从而合理的对其进行整定保护。

3.3风电场机组的保护

为了保障风电场机组的运行稳定，在其运行的过程中对其配备了较多的保护，风电机出口位置低压断路器是按照我国对发电机制造要求的标准配备的，一方面能够对电压低限进行保护，另一方面也能够对频率越限进行保护，更能够对其运行的电流稳定进行保护，也能够对风电机变流器起到保护作用，进而保障风电场机组能够稳定运行。

结束语：

近几年我国风电产业发展较为迅速，风电接入系统以及继电保护等问题都会影响其运行的稳定与安全，进而要根据其应用的技术进行探究，进而对风机配合系统进行保护，也能够保障电网运行的安全与稳定，更利于推动我国风力发电的建设与发展。

参考文献：

[1]魏林君.变速风电机组低电压穿越能力研究[D].山东大学 2009.

[2]杨勇.大型风电基地功率汇集拓扑方式的研究[D].华北电力大学（北京） 2016.

[3]叶燕飞.考虑预测模型的风电场输出特性研究[D].南京师范大学 2016.